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基于MAM自由成形的nHA骨组织工程支架的制备

作　者: 李梦君
导　师: 张祥林
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 骨组织工程支架 nHA 浆料自由成形微波烧结
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

MAM(motor assisted microsyringe,电机助推微注射器)自由成形技术是一种新型的骨组织工程支架制备工艺,在制备结构精密、微孔复杂的三维多孔支架上具有独特的优势。纳米羟基磷灰石(nHA)具备良好的化学稳定性、生物相容性和力学性能,广泛应用于骨组织的修复和替换。本文对nHA陶瓷浆料的制备、MAM自由成形工艺和nHA骨组织工程支架的烧结工艺进行了研究。浆料的性质决定了支架的成形效果和性能,本文首先研究分散剂和PH值对HA浆料分散体系的影响,并结合MAM自由成形实验分析了固相率对浆料喷射成形性能的影响。在PH值为9～10,分散剂聚丙烯酸铵(NH4PAA)含量为1.5%的分散条件下制备固相率为35vol%的nHA陶瓷浆料,并通过添加保湿剂、增稠剂提高浆料的成形性质。MAM自由成形工艺参数的选择直接影响着支架的成形效果。本文以得到具备良好的外观形貌和孔隙结构的支架为目的,通过成形实验优化工艺参数。选择喷嘴直径为0.34mm,喷头扫描速度为5mm/s,喷射速度为0.004mm/s,层高为0.3mm,并在成形过程中采用反抽和补给,制备了外形良好、孔隙贯通的支架。烧结方式直接影响着支架的相组成、孔隙结构、微观组织和力学性能。本文分别对支架进行常规烧结和微波烧结,分析烧结温度和烧结方式对支架的成分、组织结构和抗压强度的影响,最终得到最佳的烧结工艺流程。采用微波烧结工艺在1200℃下烧结30min nHA陶瓷支架获得均匀致密的微观组织,支架的线收缩率为31.2%,孔隙率为56.2%,宏观孔隙尺寸为175～440μm,微孔平均尺寸为1～10μm,抗压强度为42.5Mpa。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 骨组织工程与支架  9-10
  1.2 骨组织工程支架材料  10-12
  1.3 骨组织工程支架制备技术及研究现状  12-14
  1.4 微滴喷射自由成形技术制备骨组织工程支架的研究现状  14-16
  1.5 生物陶瓷的微波烧结研究现状  16-18
  1.6 课题来源、选题依据及主要研究内容  18-21
2 实验材料、设备及方法  21-30
  2.1 纳米羟基磷灰石陶瓷浆料的制备  21-24
  2.2 nHA 骨组织工程支架的MAM 自由成形工艺研究  24-26
  2.3 纳米羟基磷灰石陶瓷支架的烧结工艺研究  26-30
3 羟基磷灰石生物陶瓷浆料的制备  30-36
  3.1 HA 浆料分散性和稳定性的影响因素  30-34
  3.2 MAM 自由成形的HA 浆料成分选择  34-35
  3.3 小结  35-36
4 纳米羟基磷灰石骨组织工程支架的MAM 自由成形工艺  36-42
  4.1 喷嘴直径Φ_n 的选择  36
  4.2 喷头扫描速度V_s 和喷射速度V_p 的选择  36-38
  4.3 层高Δh_n 的选择  38
  4.4 反抽和补给对支架成形效果的影响  38-39
  4.5 支架三维模型结构参数的选择  39-41
  4.6 小结  41-42
5 纳米羟基磷灰石陶瓷的烧结工艺  42-51
  5.1 nHA 陶瓷浆料热重特性  42
  5.2 烧结工艺对支架相组成的影响  42-43
  5.3 烧结工艺对支架线收缩率的影响  43-44
  5.4 烧结工艺对支架孔隙结构的影响  44-46
  5.5 烧结工艺对支架微观组织的影响  46-48
  5.6 烧结工艺对支架力学性能的影响  48-49
  5.7 最佳烧结工艺下支架结构和性能评价  49-50
  5.8 小结  50-51
6 总结与展望  51-53
  6.1 全文总结  51-52
  6.2 展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-59
附录攻读硕士学位期间发表论文目录  59

基于MAM自由成形的nHA骨组织工程支架的制备

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